SAC305-納米Cu復(fù)合焊膏微觀組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、Sn-Ag-Cu（SAC）無鉛釬料由于其環(huán)保特點(diǎn)及優(yōu)良的焊接性能被廣泛應(yīng)用，隨著電子工業(yè)不斷向微小化發(fā)展，對(duì)微焊點(diǎn)的可靠性提出了更高的要求。為了改善SAC305焊料的組織和性能，本文以SAC305合金粉為基體焊料，納米Cu顆粒為增強(qiáng)相，采用機(jī)械攪拌的方法將其制備成SAC305-nanoCu復(fù)合焊膏，并對(duì)復(fù)合焊膏的熔化特性、潤濕性、焊點(diǎn)中孔隙率、剪切性能、焊后微觀組織及界面IMC演變進(jìn)行了分析研究。
　　研究結(jié)果表明：在SAC305

2、焊膏中添加納米Cu顆粒后，納米Cu顆粒與焊料基體中的Sn反應(yīng)形成微小的Cu6Sn5化合物作為異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)彌散分布在基體組織中，使復(fù)合焊膏焊后微觀組織得到細(xì)化，且隨納米Cu顆粒添加量增大細(xì)化效果更顯著。同時(shí)部分微小的Cu6Sn5化合物在Ag3Sn化合物表面吸附，阻礙了其生長，從而使Ag3Sn化合物得到細(xì)化。
　　納米Cu顆粒的添加，對(duì)一次回流焊后焊點(diǎn)界面IMC形貌影響較小，但界面IMC厚度有所增加，并隨添加量增加而增大；當(dāng)添加量為0

3、.5 wt％時(shí)，界面IMC厚度比無添加的SAC305焊膏增加了0.91μm。在150℃高溫時(shí)效過程中，由于納米Cu顆粒的添加增加了基體釬料中Cu元素的濃度，因此減小了界面IMC處Cu元素濃度梯度，降低了焊盤中的Cu向基體擴(kuò)散的速率，從而抑制了界面IMC的生長，其抑制效果隨納米Cu顆粒添加量增加而更顯著。
　　通過對(duì)復(fù)合焊膏焊點(diǎn)孔隙率測試發(fā)現(xiàn)，焊點(diǎn)內(nèi)部的孔隙率隨納米Cu顆粒添加量增加而增大。適量的納米顆粒對(duì)焊點(diǎn)中孔隙率影響較小，當(dāng)添

4、加量過大時(shí)，焊點(diǎn)內(nèi)部的孔隙率會(huì)極具增加，并且有較大的氣孔產(chǎn)生。其原因是：在焊接過程中，添加的納米Cu顆粒與焊料中的Sn反應(yīng)形成高熔點(diǎn)Cu6Sn5化合物降低了液態(tài)焊料的流動(dòng)性，阻礙了氣孔的排出；又由于Cu6Sn5化合物的表面自由能遠(yuǎn)高于氣孔，因此Cu6Sn5化合物容易在氣孔表面聚集，從而抑制了氣孔的排出。
　　在細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的作用下，納米Cu顆粒的添加使焊接接頭的剪切強(qiáng)度得到一定程度提高，同時(shí)由于孔隙率的增加又使接頭的力學(xué)性能